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我国危险废物处置技术介绍及分析

发布时间:2019-12-23 09:41 作者:ag8下载

  北极星固废网讯:随着经济的快速发展和工业化的迅速推进.固体废物污染问题日益突出.威胁人类生存的环境安全。固体废物主要包括生活垃圾(含厨余垃圾等)、一般工业废物(含市政污泥等)、危险废物(含医疗废物)、放射性废物等,其中危险废物因对人体和环境具有特殊的危害性而被广泛关注。根据《国家统计年鉴》,我国的工业危废产生量逐年上升,至2016年我国工业危废的年产生量已达5347万t.考虑到企业瞒报等因素.随着环保督查的日趋严格.这个数字仍然会继续上升。因此,危险废物处理处置成为当前的热门研究领域。

  《巴塞尔公约》(1989年)列举了45类应加以控制的废物以及具有的14种危险特性(包括爆炸物、易燃体、易燃固体、易于自燃的液体或废物、同水接触后产生易燃气体的物质或废物、氧化性、有机过氧化物、急性毒性、传染性物质、腐蚀性、同空气或水接触后释放有毒气体、延迟或慢性毒性、生态毒性及经处置后能以任何方式产生具有上列任何特性的另一种物质等)。世界卫生组织定义:危险废物是指除生活垃圾和放射性废物之外的.由于数量、物理化学性质或传染性,当未进行适当的处理、存放、运输或处置时,会对人类健康或环境造成重大危害的废物。

  根据《国家危险废物名录》和《危险废物鉴别标准》(GB5805—2007).我国对危险废物的定义:①具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等一种或者几种危险特性的;②不排除具有危险特性.可能对环境或者人体健康造成有害影响,需要按照危险废物进行管理的。

  我国目前将危险废物分为46大类400多种.主要包括工业危废(占70%以上)、医疗危废(约占14%)及其他社会源危废等。

  工业危险废物的来源广泛.构成复杂.主要有废酸废碱(来自化工、石油精炼、电子元器件制造、电解、电镀等)、含重金属类(含铜、锌、铬、镉、汞、铅等,来自化工、电池、电子元器件制造等)、无机类(含氰、氟、砷、石棉等,来自化工、耐火材料、金属表面处理等)、有机类(废矿物油、废有机溶剂、含酚含醚废物、树脂等,来自化工、石油精炼、印刷等)和残渣类(精馏和蒸馏残渣、焚烧残渣等。来自化工、炼焦、石油精炼、垃圾焚烧等)。

  由此可见.危险废物的来源广泛,成分复杂多样。不同来源不同类型的废物的特性也不相同。因此相应需要的处理处置手段也复杂多样。

  固体废物的处置目的都是达到资源化、减量化、无害化。我国危险废物处置技术相比国外发达国家起步较晚,发展较慢.正在努力追赶国外的脚步。目前我国危废处置工程采用的技术主要有综合利用(资源化),物理、化学、生物方法、固化法、焚烧、安全填埋,以及新兴的水泥窑协同处置、等离子体熔融等等。我国当前危废处置的格局主要分为国家建设的大规模集中处置中心(以综合利用、填埋和焚烧为主),地方建设相对小范围的集中处置设施(以填埋和焚烧为主),还有国家支持鼓励的企业白建自用处置设施(可提供部分社会化服务)。

  理论上.综合利用技术可以分为能源替代技术、物理化学处理技术、物质分离与回收技术、材料回收和土地还原技术等。目前.国内危险废物的综合利用主要集中于金属、废有机溶剂、废酸废碱、废油、电子废物等方面的回收利用,主要使用的是物理化学处理技术以及物质分离与回收技术。典型的有清洗、干燥、破碎、分选、中和、絮凝沉淀、氧化还原、结晶、烧结、热解、蒸馏、吸附、生物处理、磁选/电选等工艺手段。

  以废溶剂和废矿物油为例.废溶剂的回收利用主要包括吸附、吸收、冷凝、分离和提纯等工艺;废矿物油的再生则分为3类:净化(沉降、离心、过滤和絮凝等工艺),精制(化学精制和吸附精制等工艺),炼制(以蒸馏工艺为主)。

  危险废物综合利用的优点在于资源化,实现资源循环利用:缺点是资源化产品价格波动大,利润率不高,且国内综合利用技术相对粗糙.再生过程可能带来二次污染。根据《国家统计年鉴》,2016年度我国工业危废资源化处置占比约50%。

  危险废物具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等特性.预处理即通过物理、化学、生物、固化等技术对不可综合利用的危险废物进行无害化和减量化处置。

  (1)物理处理。物理处理是通过浓缩或相变改变危险废物的结构.使之成为便于运输、贮存、利用或进一步处置的形态。物理处理方法主要有吸附、压实、破碎、分选、萃取、固液分离、渗析、冷却结晶、反渗透、空气吹脱等等。对危险废物进行物理处理后.能大幅降低危险废物的体积,适用于含水率较高的污泥、工业残渣等废物的处理。

  (2)化学处理。化学处理是采用化学方法破坏危险废物中的有害成分.其目的在于改变处理物质的化学性质.降低它的危害性,将其转变为适于进一步处理、处置的形态。化学处理是危险废物进入最终处置阶段前的主要预处理手段.一般用于处理无机废物。如废酸废碱、含重金属废液、含氰化物废液、乳化油等,常见的处理方法有酸碱中和、氧化还原、絮凝沉降等。

  (3)生物处理。生物处理是利用微生物、动物和植物的新陈代谢对危险废物中含有的有机物质进行降解处理.主要局限于处理有机废液和废水。相比较于其他预处理方法.生物处理在对危险废物降鹪处理的同时.还能一定程度上实现资源化回收,主要体现在产沼气、产肥料等方面。生物处理的缺点在于处理周期长,稳定性差.处理过程中有污染物扩散到环境土壤和水体中的风险.需要做好过程的详细记录和控制管理。

  (4)固化/稳定化处理。固化/稳定化处理是利用物理、化学方法将危险废物固定或包封在密实的惰性固体基材中.使其达到稳定化的过程.实现废物中污染物的迁移速率最小化。危险废物的固化/稳定化处理一般作为安全填埋处置之前必备的预处理步骤。固化/稳定化处理技术主要用于处理不适宜焚烧或无机处理的废物。如放射性废物、浓缩液、含重金属污泥、焚烧飞灰和炉渣等.常见的处理方法有水泥固化、沥青固化、玻璃固化、塑料固化、有机聚合物固化等。

  当前国内外普遍认为安全填埋技术是对危险废物最终处置的方法。对经过预处理工序(如脱水、中和、堆肥、固化和稳定化等)的危险废物。为控制、减少和消除其危害,安全填埋是危险废物的最终处置工序。

  危险废物填埋场的核心是防渗系统.最主要的功能是阻断废物与外界环境的水力联系.即防止废物产生的渗滤液对地下水等周围水体造成污染而采取的措施。常见的防渗系统采用双人工衬层,由下到上依次为:基础层、地下水排水层、压实的粘土衬层、高密度聚乙烯膜(HDPE)、膜上保护层、渗滤液次级排水层、高密度聚乙烯膜(HDPE)、膜上保护层、渗滤液初级集排水层、土工布、危险废物。

  安全填埋法也存在一些缺点.主要是危险废物产生的浸出液有泄漏污染土壤和地下水体的风险.此外填埋法占用大量宝贵的土地资源。

  危险废物的热处理是高温分解和深度氧化的综合过程.将可燃性的危险废物彻底氧化分解,达到大幅减少容积、彻底去除毒性的目的。

  焚烧处置是对可燃性危险废物在高温下f850~1200℃)进行的热氧化处理。在完全燃烧的条件下,有机物的去除率可达99.99%,是一种较完全、彻底的分解破坏废物的处理方法。此外.焚烧处理可大大减少废物的体积.焚烧产生的少量灰烬可送往安全填埋场.极大地减少了废物填埋处景量。废物焚烧处理的焚烧炉有很多类型,主要有炉排式焚烧炉、液体喷射式焚烧炉、多段焚烧炉、回转窑焚烧炉、流化床焚烧炉等,其中回转窑焚烧炉是危险废物焚烧处置的主流炉型。

  焚烧处置技术是当前国内外处置危险废物应用最广泛的技术,该技术适应性强.能处理除放射性废物和爆炸性废物之外的任何固态、液态、气态可燃危险废物;还可以提供热能和回收重金属等。焚烧处置技术的缺点是投资和运营成本较高,投资回收期长:焚烧会产生大量的酸性气体和二噁英.有二次污染风险。

  水泥窑协同处置危险废物是指将满足或经预处理后满足入窑要求的危险废物投入水泥窑或水泥磨.在进行熟料或水泥生产的同时。实现对危险废物的无害化处置的过程。欧美、日本等发达国家利用水泥窑协同处置固体废物的历史已超过30年.技术成熟。我国水泥窑协同处置固体废物起步相对较晚.自2015年起政府开始大力扶持水泥窑协同处置固体废物,2017年5月发布的《水泥窑协同处置危险废物经营许可证审查指南》规范了水泥窑协同处置许可证的审批.推动了协同处置的发展.

  水泥窑协同处置的优势明显,从项目落地运营层面:①项目的选址、审批比新建焚烧项目快,节省大量时间;②具备投入少、建设期短等优势。水泥窑协同处理危险废物的投资约为专业焚烧炉投资的1/3~1/5;③运营成本低。且无废渣需要填埋处置。从技术层面而言:①窑内温度高,可达1450℃,停留时间长.保证有害组分被彻底摧毁;②水泥窑协同处置危险废物的规模大,有明显容量优势;③窑内碱性/还原性环境,抑制酸性气体和二噁英产生.同时使废物中的重金属在高温下得到固化并稳定留存于熟料矿物中。

  水泥窑协同处置方式虽然优势明显.但受限制条件也比较突出:①受国家宏观规划和产业政策影响,协同处置项目的选址和审批受到一定限制:②为确保水泥品质和安全生产.允许入窑的危险废物中重金属、氟、氯、硫等元素含量必须严格控制.因此一定程度上限制了协同处置的废物类别:③我国水泥窑协同处置还没形成规模体系,缺乏实践经验、专业人才,且国家技术规范和法律法规还需进一步完善m。

  等离子体处理危险废物技术是利用高温热等离子体(炉内温度1500-1700℃)将危险废物快速分解破坏.其中有机物热解为可燃性的小分子物质.无机物被高温熔融后生成类玻璃体残渣。等离子熔融炉分为等离子弧熔融炉和等离子炬熔融炉,最早是应用于生化武器、剧毒危险废物的处理。推荐用于处置毒性较高、化学性质稳定.并能长期存在于环境中的危险废物,特别适宜处置垃圾焚烧后的飞灰、粉碎后的电子垃圾、液态或气态有毒危险废物等,对形态复杂不易破碎成小颗粒的废物适应性较差。

  等离子体处置技术的优点在于安全、高效、无二次污染和较广泛的适用性.实现最大程度的减量化、无害化。缺点在于等离子体熔融炉以电力作为能源,经济成本高:该技术尚处于起步阶段.且过程控制中要求自动化程度很高,大规模推广需要坚实工程基础。我国正组织制定《固体废物玻璃化处理产物技术要求》国家标准,待标准出台将对等离子体熔融产生的玻璃体物质进行明确界定.进一步推动危险废物熔融玻璃体的资源化利用。

  除了上述3种主流热处理技术.对危险废物的热处理技术还包括逐渐被淘汰和替代的热解焚烧技术、电解氧化技术、湿空气氧化技术[81、超临界水氧化处理技术等等。

  当前危险废物污染防治形势严峻.自从国家成立环保督查组以来,危废处理、处置不当引发的环境污染问题频繁被曝光.对危险废物的有效管理与处理处置已成为环保管理工作的重点和难点。为提高对危险废物的处理效果,必须加强危险废物危害特性的鉴别工作.基于其特点.根据不同危险废物来源以及种类来选择最适合的预处理和最终处理技术.保证将危险废物对环境的危害性降到最低。

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